Recientemente, ha surgido una poderosa tecnología, conocida como gametogénesis humana in vitro (IVG), que utiliza células madre pluripotentes (PSC), como las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) de pacientes, para generar células germinales humanas con la capacidad potencial de dar lugar a para madurar gametos en cultivo, ofreciendo una puerta de entrada para tratar todas las formas de infertilidad, independientemente del género.

Sin embargo, la investigación de la IVG en humanos aún está en sus inicios y el objetivo actual es reconstituir el proceso completo de la gametogénesis humana. Hasta la fecha, un desafío importante ha sido recapitular en la población fundadora de células germinales, o las células germinales primordiales humanas (hPGC), un evento característico conocido como reprogramación epigenética, en el que la "memoria" parental heredada de las células, presente en su El ADN se restablece/borra, lo cual es necesario para la diferenciación adecuada de las células germinales.

Ahora, en un estudio publicado en Nature , investigadores del Instituto para el Estudio Avanzado de Biología Humana (WPI-ASHBi) de la Universidad de Kyoto, dirigidos por el Dr. Mitinori Saitou, han identificado las condiciones de cultivo sólidas necesarias para impulsar la reprogramación epigenética y la diferenciación de células germinales en precursores de gametos maduros, los mitóticos. proespermatogonias y prooogonias con capacidad de amplificación extensiva, logrando un nuevo hito en la investigación de IVG en humanos.

El trabajo anterior del equipo de Saitou y otros grupos logró generar las llamadas células similares a células germinales primordiales humanas (hPGCLC) a partir de PSC in vitro, que recapitularon varias características fundamentales de hPGC, incluida la capacidad de propagarse. Sin embargo, estos hPGCLC no pudieron someterse a reprogramación y diferenciación epigenética.

Aunque tales limitaciones podrían evitarse agregando hPGCLC con células gonadales embrionarias (no germinales) de ratón para imitar el microambiente del testículo/ovario, este proceso es altamente ineficiente (con aproximadamente solo una décima parte de las células se diferencian). Además, la introducción de células no humanas no es ideal ni práctica desde la perspectiva de la aplicación clínica. Por lo tanto, para lograr el objetivo final de la investigación de IVG en humanos, es esencial identificar las condiciones mínimas de cultivo necesarias para generar gametos humanos maduros.

En su nuevo estudio, Saitou y sus colegas realizaron una evaluación basada en cultivos celulares para identificar posibles moléculas de señalización necesarias para impulsar la reprogramación epigenética y la diferenciación de hPGCLC en proespermatogonias y oogonias mitóticas. Sorprendentemente, los autores descubrieron que la molécula de señalización del desarrollo bien establecida, la proteína morfogenética ósea (BMP), desempeñaba un papel crucial en este proceso de reprogramación y diferenciación de hPGCLC.

"De hecho, considerando que la señalización de BMP ya tiene un papel establecido en la especificación de las células germinales, fue muy inesperado que también impulsara la reprogramación epigenética de hPGCLC", dice Saitou.

Estas proespermatogonias/oogonias mitóticas derivadas de hPGCLC no solo mostraron similitudes en la expresión genética y los perfiles epigenéticos con la diferenciación real de hPGC en nuestros cuerpos, sino que también se sometieron a una amplia amplificación (más de 10 mil millones de veces).

"Nuestro enfoque permite una amplificación casi indefinida de proespermatogonias y oogonias mitóticas en cultivo y ahora también tenemos la capacidad de almacenar y reexpandir estas células según sea necesario", afirma Saitou.

Los autores también revelan los mecanismos potenciales de cómo la señalización de BMP puede conducir a la reprogramación epigenética y la diferenciación de hPGCLC.

"BMP (señalización) parece estar atenuando la vía de señalización MAPK/ERK (proteína quinasa activada por mitógenos/quinasa regulada extracelular) y las actividades de novo y de mantenimiento de DNMT (ADN metiltransferasa), pero será necesaria más investigación para determinar el mecanismo preciso y si es directo o indirecto", explica Saitou.

"Nuestro estudio representa no sólo un avance fundamental en nuestra comprensión de la biología humana y los principios detrás de la reprogramación epigenética en humanos, sino también un verdadero hito en la investigación de IVG en humanos", dice Saitou.

Saitou dice:"Aunque quedan muchos desafíos por delante y el camino ciertamente será largo, especialmente si se consideran las implicaciones éticas, legales y sociales asociadas con la aplicación clínica de la IVG humana, ahora hemos dado un salto significativo hacia la posible traducción de la IVG en la medicina reproductiva."